第7章 51单片机串行接口

起始位
数据位
奇偶校验位 空闲位 停止位
特点： 一次传送的位数比较少，对发送时钟和接收时钟的同 步性要求相对不高，线路简单。 传送速度较慢。
2017/7/30 1 7
第7章 51单片机串行接口
• 2. 串行同步通信方式
同步字符1 同步字符2 数据块 校验字符1 校验字符2
特点： 一次连续传送多个字符，传送的位数多，对发送时 钟和接收时钟同步性要求很高，控制线路复杂 传送速度快。
第7章 51单片机串行接口
7.4 串行口的应用
• 7.4.1 利用方式0扩展并行I/O接口
• 【例7-1】用8051单片机的串行口外接串入并出的芯片74HC164扩展并 行输出口控制一组发光二极管，使发光二极管从右至左延时轮流显示。 • 74HC164是一块8位的串入并出的芯片，共14个引脚， 除了电源和地信号外， A、B：串行数据输入端； CLK：串行时钟信号输入端； Q0～Q7：8位数据并行输出端； CLR ：清零端，输入低电平时74HC164输出端清0； 在CLK=0、 CLR =1时，74HC164保持原来数据。
第7章 51单片机串行接口
（2）接收
条件：RI=0，REN（SCON.4）置“1”。 结果： SM2=0，接收的前8位数据送SBUF，第9位送RB8，RI 置“1” ，向CPU申请中断。 SM2=1，若接收的第9位为1，则前8位数据送SBUF， 第9位送RB8，RI置“1” ，向CPU申请中断。 用户处理：MOV A,SBUF
1
25
第7章 51单片机串行接口
串行口方式0数据的接收，用SCON寄存器中的REN位来控制，采用查询RI 的方式来判断数据是否输入，汇编语言程序：
ORG 0000H LJMP MAIN ORG MAIN: CLR NOP NOP NOP SETB NOP NOP NOP MOV LOOP: JNB CLR MOV MOV SJMP 2017/7/30 END 0100H P1.0
• 7.1.1 并行通信和串行通信
计 0 1 0 1 0 0 1 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 控制或选通 状态 0 1 0 0 1 0 0 1 计 算 机
算 0 机
（
或 外 设
计 算 机
计 算 机
）
（
或 外 设
）
(a) 并行通信
2017/7/30 1
(b) 串行通信
3
第7章 51单片机串行接口
87H
SMOD
X
X
X
GF1
GF0
PD
IDL
SMOD：波特率加倍位。当SMOD位为1，则串行口方式1、方 式2、方式3的波特率加倍。 GF1、GF0：通用标志位。由软件置位或复位 PD：掉电方式位。当PD=1时，进入掉电方式。 IDL：待机方式位。当IDL=1时，进入待机方式
。
13
2017/7/30
1
2017/7/30
1
8
第7章 51单片机串行接口
• 7.1.4 波特率
• 波特率是指串行通信中，单位时间传送的二进制 位数，单位为bps。
• 传输速度往往又可用每秒传送多少个字节来表示 (Bps)。 • 它与波特率的关系为： 波特率(bps)=一个字符的二进制位数×字符/秒(Bps)
2017/7/30
1
9
第7章 51单片机串行接口
7.2 51单片机串行口的功能与结构
7.2.1 串行口的功能
• 51单片机具有一个全双工的串行异步通信接口，可 以同时发送和接收数据。 • 有四种工作方式：方式0、方式1、方式2和方式3。 • 方式0为同步移位寄存器方式，一般用于外接移位 寄存器芯片扩展I/O接口。 • 方式1为8位的异步通信方式，通常用于双机通信。 • 方式2和方式3为9位的异步通信方式，通常用于多 机通信
（1）发送
条件：TI=0 操作：MOV SBUF，A 结果：发送完毕，TI置“1”。
第7章 51单片机串行接口
（2）接收
条件：RI=0，REN（SCON.4）置“1”。 结果：8位数据接收数据缓冲器SBUF中，同时，RI置 “1” ，向CPU申请中断。 用户处理：MOV A,SBUF
根据信息传送的方向，串行通信可以分为单工、半双 工和全双工
A
B
A s
B s
A
B
(a) 单工
(b) 半双工
(c) 全双工
2017/7/30
1
4
第7章 51单片机串行接口
7.1.2 串行通信的基本过程
• 1. 发送过程
发送时钟 数据线
0
1
1
0
0
1
1
0
2017/7/30
1
5
第7章 51单片机串行接口
• 2. 接收过程
单片机技术及应用——基于 汇编及C51程序设计
第7章 51单片机串行接口
第7章 51单片机串行接口
主 要 章 节
• • • • 7.1 7.2 7.3 7.4 通信的基本概念 51单片机串行口的功能与结构 串行口的工作方式 串行口的应用
2017/7/30
1
2
第7章 51单片机串行接口
7.1 通信的基本概念
; 74HC165并入
P1.0
; 74HC165串出
SCON,#10H RI,LOOP RI A,SBUF P0,A MAIN
;串口初始化方式0，允许接收 ;接收
;送P0口显示
1 26
第7章 51单片机串行接口
C语言程序：
#include <reg51.h> //包含特殊功能寄存器库 #include <intrins.h> // 包含内部函数库 sbit P1_0=P1^0; void main() { unsigned char i; while(1) { P1_0=0; _nop_(); _nop_(); _nop_(); //74HC165并入 P1_0=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); //74HC165串出 SCON=0x10; //串口初始化方式0，允许接收 while (!RI) {;} //接收 RI=0; i=SBUF; P0=i; //送P0口显示 } }
SM2：多机通信控制位。 TB8：发送数据的第9位。 TI：发送中断标志位。
2017/7/30
REN：接收允许控制位。 RB8：接收数据的第9位。 RI：接收中断标志位。
1 12
第7章 51单片机串行接口
• 7.2.4 电源控制寄存器PCON
PCON D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
汇编语言程序：
ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0100H MOV SCON,#00H MOV A,#0FEH MOV SBUF,A LOOP: JNB TI,LOOP ACALL DELAY CLR TI RL A SJMP START MOV R7,#80H MOV R6,#0FFH DJNZ R6,LOOP1 DJNZ R7,LOOP2 RET END
第7章 51单片机串行接口
7.3.3 方式2和方式3
TXD：发送数据端 RXD：接收数据端 数据格式： 1位起始位（0），SBUF中8位数据位（低位 在前）第9位TB8和1位停止位（1） 波特率： 2SMOD×（T1的溢出率）/32
（1）发送 条件：TI=0 操作：先准备第9位TB8 ，执行MOV SBUF，A 结果：发送完毕，TI置“1”。
2017/7/30
1
24
第7章 51单片机串行接口
VCC
VCC
P0 口 接 的 8 个 发 光 二 极 管
2017/7/30
K0 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 8051
RXD TXD P1.0
P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 QH 74HC165 CLK S/L CLK INH SIN
2017/7/30 1 11
第7章 51单片机串行接口
7.2.3 串行口控制寄存器SCON
SCON 98H D7 SM0 D6 SM1 D5 SM2 D4 REN D3 TB8 D2 RB8 D1 TI D0 RI
SM0、SM1：串行口工作方式选择位
SM0 0 0 1 1 SM1 0 1 0 1 方式 方式0 方式1 方式2 方式3 功能 移位寄存器方式 8位异步通信方式 9位异步通信方式 9位异步通信方式 波特率 fosc/12 可变 fosc/32或fosc/64 可变
23
第7章 51单片机串行接口
【例7-2】用8051单片机的串行口外接并入串出的芯片74HC165扩展8位并 行输入口，输入一组开关的状态，并通过二极管显示出来。
74HC165是一块8位的并入串出的芯片，共16个引脚，除了电源和地信号 外， • P7～P0：8位并行输入端； • SIN：串行数据输入端； • QH、QH :串行数据同相、反相输出端； • CLK：串行时钟信号输入端； • CLK INH：串行时钟允许输入端，当它为低电平时，允许CLK时钟输入； S/ L ：串出/并入方式控制输入端，S/ L =1，允许串行输出，S/ L =0 允许并行置入。 • 74HC165的工作过程一般如下：（1）使控制端S/ L =0，8位并行数据 置入到内部的寄存器；（2）使控制端S/ L =1，在时钟信号CLK的控制 下，内部寄存器的内容按从P0～P7的顺序从串行输出端依次输出。
2017/7/30
1
20
第7章 51单片机串行接口
VCC
8051 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 A 74HC164 B CLK VCC VCC CLR GND
RXD TXD
2017/7/30
1
21
第7章 51单片机串行接口
设串行口采用查询方式，显示的延时依靠调用延时子程序来实现
第7章 51单片机串行接口
（2）接收
条件：RI=0 操作：REN（SCON.4）置“1” 结果：8位数据接收数据缓冲器SBUF中，同时，RI置 “1” ，向CPU申请中断。 用户处理：MOV A,SBUF
第7章 51单片机串行接口
源自文库
7.3.2 方式1---- 8位异步通信方式
TXD：发送数据端 RXD：接收数据端。 数据格式： 1位起始位（0），SBUF中8位数据位（低位 在前）和1位停止位（1）。 波特率： 2SMOD×（T1的溢出率）/32
2017/7/30
1
10
第7章 51单片机串行接口
7.2.2 串行口的结构
内 部 总 线
发 送 SBUF 门 TXD(P3.1)
发送控制器
波 特 率 发 生 器
串行口中断 +
TI RI
串 行 口 控 制 寄 存 器
接收控制器 接 收 RXD(P3.0) 输入移位寄存器
SBUF
串行口数据寄存器 (SBUF)，串行口控制寄存器SCON、电源控制寄存器 PCON以及定时/计数器和中断系统中的特殊功能寄存器组成。
第7章 51单片机串行接口
7.3 串行口的工作方式 7.3.1 方式0----移位寄存器方式
方式0通常用来外接移位寄存器，用作扩展I/O口。 RXD：串行数据 TXD：同步时钟。 数据格式：低位在前，高位在后，长度8位，在SBUF中。 波特率：fosc /12。 （1）发送
条件：TI=0 操作：MOV SBUF，A 结果：发送完毕，TI置“1”。
1
MAIN: START:
;串口初始化方式0 ;51单片机串口发送 ;等待发送 ;延时
;循环移位改变显示内容
;延时子程序
DELAY: LOOP2: LOOP1:
2017/7/30
22
第7章 51单片机串行接口
C语言程序：
#include <reg51.h> //包含特殊功能寄存器库 #include <intrins.h> //包含内部函数 void main() { unsigned char i; unsigned int j; SCON=0x00; //串口初始化方式0 i=0xFE; for (; ;) { SBUF=i; //51单片机串口发送 while (!TI) { ;} //等待发送 TI=0; for (j=0;j<=20000;j++) {_nop_();} //延时 i=_crol_(i,1); //改变显示内容 } 2017/7/30 1 }
接收时钟
数据线
0 1 1 0 0 1 1 0
2017/7/30
1
6
第7章 51单片机串行接口
7.1.3 串行通信的通信方式
• 1. 串行异步通信方式
第 n 个字符 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 1 空闲位 1 0 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 1 1 1 第 n+1 个字符 D0 D1 D2 0 0/1 0/1 0/1 下一个起始位 ……